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Hochdrucklokomotive.
Bei Zweidrucldokomotiven, bei denen in dem Niederdruckkessel ein erheblicher Anteil der Gesamtdampfmenge erzeugt wird, kann die Zwischenüberhitzung zweckmässig in der Weise erfolgen, dass der Abdampf der Hochdruckstufe der Maschine mit überhitztem Niederdruckdampf gemischt wird.
Bildet man aber die Hochdrucklokomotive in der Weise aus, dass der zur Arbeitsleistung in der Lokomotivmaschine erforderliche Dampf fast ausschliesslich im Hochdruckkessel gewonnen wird, während der Rauchrohrkessel hauptsächlich als Vorwärmer dient und gegebenenfalls nur einen geringen Bruchteil der Gesamtdampfmenge erzeugt, so bietet die Zwischenüberhitzung nicht unerhebliche Schwierigkeiten.
Die konstruktiv einfach zu lösende Zwischenüberhitzung in einem Feuergasüberhitzer kommt nicht in Frage, weil das in dem Abdampf enthaltene Öl in einem solchen Überhitzer festbrennen würde. Die Überhitzung durch den von dem Hochdruckkessel kommenden Sattdampf ist nicht ausreichend, weil man damit die gewünschte hohe Überhitzungstemperatur nicht erhält. Die gewünschte hohe Überhitzungstemperatur kann man erreichen, wenn man den Hochdruckdampf vor seiner Verwendung als Heizdampf im Zwisehenüberhitzer hoch überhitzt.
Die Schwierigkeit liegt dabei darin, den Überhitzer bei den gegebenen Raumverhältnissen der Lokomotive so unterzubringen, dass dem Hochdruckdampf die nötige Überhitzungswärme zunächst vor seinem Eintritt in den Zwischenüberhitzer und dann noch einmal nach dem Verlassen des Zwischenüberhitzers und vor seinem Eintritt in die Hochdruekstufe der Maschine zugeführt werden kann. Die Erfindung gibt eine Lösung dieser Aufgabe für eine Hochdrucklokomdtive mit einem gegebenenfalls zur Erzeugung von Niederdruckdampf dienenden Rauchrohrvorwärmer, der im Abgaszug des die Feuerbüchse mitumfassenden Hochdruckkessels liegt.
Gemäss der Erfindung wird der Abdampf der Hochdruckstufe der Maschine, gegebenenfalls gemeinsam mit dem im Rauchrohrvorwärmer erzeugten Niederdruckdampf, in einem Zwischenüberhitzer wieder hoch überhitzt, zu dessen Beheizung überhitzter Hochdruckdampf aus einem Überhitzer dient, der ganz oder zum Teil in einem von der Hochdruckfeuerbüchse zum Rauchrohrvorwärmer führenden Heizzug liegt. Um ein Verbrennen des Überhitzers, besonders bei starker Rostbelastung, zu verhüten, sind in dem Heizzug besondere Wasserrohre des Hochdruckkessels angeordnet, welche die von der Feuerung kommenden Feuergase zunächst durchstreichen müssen, ehe sie zum Überhitzer gelangen.
Eine zweckmässige Ausführungsform der Erfindung besteht darin, dass in dem von der Hochdruekfeuerbüchse zum Rauchrohrvorwärmer führenden Heizzuge ausser dem Überhitzer für den zum Zwischen- Überhitzer gehenden Hochdruckdampf noch ein zweiter Überhitzer angeordnet ist, in dem der vom Zwischenüberhitzer kommende Hochdruckdampf vor seinem Eintritt in die Hochdruckstufe der Maschine wieder hoch überhitzt wird. Nach einer andern Ausführung der Erfindung sind die beiden erwähnten Überhitzer so angeordnet, dass sie sich durch die Rauchrohre des Vorwärmers hindurch mit einem erheblichen Teil ihrer Rohrschlangen in den von der Hochdruckfeuerbüehse zum Rauchgasvorwärmer führenden Heizgaszug erstrecken.
Auf der Zeichnung ist in Fig. 1 ein Längsschnitt durch die Lokomotive mit einer Ausführungsform der neuen Einrichtung zur Zwischenüberhitzung dargestellt. Fig. 2 ist ein Schnitt nach Linie 11-11 der Fig. 1 und Fig. 3 ein Querschnitt nach der gebrochenen Linie 111-111 der Fig. 1. Fig. 4 zeigt einen Längsschnitt der Lokomotive mit einer zweitenAusführungsform der Einrichtung zur Zwischenüberhitzung.
Für die Erfindung ist es unwesentlich, ob die Hochdruckdampferzeugung durch mittelbare oder unmittelbare Beheizung erfolgt. Bei den in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen wird die Kesseltrommel des Hochdruckkessels mittelbar beheizt.
In den Fig. 1-3 bezeichnet A die Wasserrohrfeuerbüchse, B den Rauchrohrkessel und C einen von der Feuerbüchse zum Rauchrohrkessel führenden Heizzug. Die Wasserrohre 1 der Feuerbüchse sind mit ihren unteren Enden an Wasserbehälter 2, mit ihren oberen Enden an Zwischenbehälter j angeschlossen. Von den Zwischenbehältern gelangt der Dampf in Heizelemente, die in der Hochdruckkesseltrommel 4 liegen. Das durch die Wärmeabgabe in den Heizelementen sich bildende Kondensat wird durch Fallrohre in die unteren Wasserbehälter 2 zurückgeleitet. Diese Art der mittelbaren Dampferzeugung durch einen in einem geschlossenen Rohrsystem umlaufenden Wärmeträger ist bekannt und braucht deshalb nicht näher erläutert zu werden.
An die Zwischenbehälter 3 sind auch den Heizzug 0 umgrenzende Wasserrohre 5 angeschlossen. Die unteren Enden dieser Wasserrohre 5 sind mit einem Wassersammler 6 verbunden. Ausser den den Heizzug aussen umgrenzenden Rohren 5 sind noch Wasserrohre 8 vorgesehen, die sich gleichfalls von dem Sammler 6 zu den Zwischenbehältern 3 erstrecken und so gestaltet sind, dass sie über den Querschnitt des Heizzuges C verteilt sind. In Fig. 2 sind die in der Hochdrucktrommel4liegenden Heizelemente 9, die von den Zwischenbehältern 3 zu den Heizelementen 9 führenden Dampfleitungen 10 und die von den Heizelementen zu dem Sammler 6 führenden Kondensat-
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behältern 3 zu dem Wasserbehälter 6 fuhren.
In dem an den Rauchrohrkessel B angrenzenden Teil des Heizzuges C sind zwei Hoehdrueküberhitzer. H und 14 untergebracht. In diesem Teil des Heizzuges C sind lediglich Querverbindungsrohre 16 zwischen den Zwischenbehältern 3, aber keine sonstigen Wasserrohre vorhanden. Die Querverbindungsrohre 15 dienen zum Schutz der Kesseltrommel 4 gegen
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hitzten Dampf zu einem über der Rauchkammer angeordneten Zwischenüberhitzer 19 führt. Der überhitzte Dampf durchströmt die Heizelemente 20 des ZwischenÜberhitzers 19 und wird dann durch eine Leitung 21 zu dem Überhitzer 14 zurückgeleitet.
Nachdem der Hoehdruckdampf hier abermals hochüber- hitzt worden ist, gelangt er durch eine Leitung 22 zu den Hoehdruckzylindern 23 der Lokomotivmaschine. Der Abdampf der Hochdruekzylinder strömt durch eine Leitung 24 zum Zwischenüberhitzer 19. An diesen Zwisehenüberhitzer ist ferner eine vom Dampfraum 25 des Rauehrohrkessels B kommende Leitung 26 angeschlossen. Der Rauchrohrkessel B dient im allgemeinen als Speisewasservorwärmer für die Hochdruckkesseltrommel 4. Etwaiger im Rauchrohrkessel B erzeugter Niederdruckdampf kann sich im Zwischenüberhitzer 19 mit dem Abdampf des Hochdruekzylinders mischen.
Der durch den hochüberhitzten Hochdruckdampf seinerseits hocherhitzte Zwischendampf strömt durch Leitung 28 zu den Niederdruckzylindern 29. Der Abdampf der Niederdruckzylinder 29 wird in üblicher Weise dem Blasrohr 30 zugeführt. Durch eine an den Zwischenüberhitzer 19 angeschlossene Leitung 31 kann Dampf für die Hilfsmaschinen entnommen werden.
Die in Fig. 4 im Längsschnitt dargestellte Lokomotive entspricht in ihrem Aufbau durchaus derjenigen nach Fig. 1-3, gleiche Teile sind mit denselben Bezugsziffern bezeichnet. Bezüglich der Überhitzeranordnung unterscheidet sie sich von der beschriebenen im wesentlichen dadurch, dass die beiden Überhitzer 32 und 33, in denen der Hochdruckdampf zunächst vor seinem Eintritt in die Heizrohre des Zwischenüberhitzers und dann ein zweites Mal vor seinem Eintritt in die Hoehdruekstufe der Lokomotivmaschine hoch überhitzt wird, in den Rauchrohren 34 des Rauchrohrvorwärmers liegen.
Die Rohrschlangen der Überhitzer ragen mit einem beträchtlichen Teil ihrer Länge durch die Rauchrohre 34 hindurch in den Heizzug C hinein, so dass auf diese Weise eine ausreichende Überhitzung des
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hitzerelemente gegen Verbrennen geschützt. Der in der Hochdrucktrommel 4 erzeugte Hochdruckdampf wird durch eine absperrbare Leitung 35 zu dem Überhitzer 32 geleitet, von dem eine Leitung 36 den überhitzten Dampf zu dem in der Rauchkammer angeordneten Zwischenüberhitzer 38 führt. Der überhitzte Dampf durchströmt die Heizelemente 39 des Zwischenüberhitzers und wird dann durch eine Leitung 40 zu dem Überhitzer 33 zurückgeleitet. Nach abermaliger Überhitzung gelangt er durch eine Leitung 41 zu den Hochdruckzylindern 23 der Lokomotivmasehine.
Der Abdampf der Hochdruckzylinder strömt durch eine Leitung 42 zum Zwischenüberhitzer 38, um hier, gegebenenfalls gemeinsam mit Niederdruckdampf, der durch eine Leitung 43 vom Rauehrohrkessel B kommt, durch den überhitzten Hochdruckdampf seinerseits hoch erhitzt zu werden. Der überhitzte Zwischendampf strömt aus dem Zwischenüberhitzer durch eine Leitung 44 zu den Niederdruekzylindern 29 der Lokomotiv-
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überhitzer 38 angeschlossene Leitung bezeichnet, durch die Dampf für die Hilfsmaschinen entnommen werden kann.
PATENT-ANSPRÜCHE :
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druckkessel liegenden, gegebenenfalls zur Erzeugung von Niederdruckdampf dienenden Rauchrohrvorwärmer, dadurch gekennzeichnet, dass der Abdampf der Hochdruckstufe der Maschine, gegebenenfalls gemeinsam mit dem im Rauchrohrvorwärmer erzeugten Niederdruckdampf, in einem Zwisehenüberhitzer wieder hoch überhitzt wird, zu dessen Beheizung überhitzter Hochdruckdampf aus einem Überhitzer dient, der durch Wasserrohre des Hochdruckkessels gegen die strahlende Wärme der Feuerung geschützt, ganz oder zum Teil in einem von der Hochdruckfeuerbüchse zum Rauchrohrvorwärmer führenden Heizzug liegt.
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High pressure locomotive.
In the case of two-pressure locomotives, in which a considerable proportion of the total amount of steam is generated in the low-pressure boiler, the intermediate superheating can expediently take place in such a way that the exhaust steam from the high-pressure stage of the machine is mixed with superheated low-pressure steam.
If, however, the high-pressure locomotive is designed in such a way that the steam required for work in the locomotive engine is obtained almost exclusively in the high-pressure boiler, while the smoke-tube boiler mainly serves as a preheater and, if necessary, only generates a small fraction of the total amount of steam, reheating presents considerable difficulties .
The intermediate overheating in a fire gas superheater, which is easy to solve in terms of design, is out of the question because the oil contained in the exhaust steam would burn in such a superheater. The overheating by the saturated steam coming from the high-pressure boiler is not sufficient because the desired high superheating temperature is not obtained with it. The desired high superheating temperature can be achieved if the high-pressure steam is highly superheated in the intermediate superheater before it is used as heating steam.
The difficulty lies in accommodating the superheater in the given space conditions of the locomotive in such a way that the necessary superheating heat is supplied to the high-pressure steam first before it enters the reheater and then again after it leaves the reheater and before it enters the high-pressure stage of the machine can. The invention provides a solution to this problem for a high-pressure locomotive with a flue pipe preheater, which may be used to generate low-pressure steam and which is located in the exhaust gas duct of the high-pressure boiler which also surrounds the fire box.
According to the invention, the exhaust steam from the high-pressure stage of the machine, possibly together with the low-pressure steam generated in the flue tube preheater, is again highly superheated in a reheater, which is heated by superheated high-pressure steam from a superheater, which is wholly or partly in one leading from the high-pressure fire box to the flue tube preheater Heating draft lies. In order to prevent the superheater from burning, especially with heavy rust loads, special water pipes of the high pressure boiler are arranged in the heating flue, which the fire gases coming from the furnace must first pass through before they reach the superheater.
An expedient embodiment of the invention consists in that, in addition to the superheater for the high pressure steam going to the intermediate superheater, a second superheater is arranged in the heating flues leading from the high pressure fire box to the flue tube preheater, in which the high pressure steam coming from the intermediate superheater is arranged before it enters the high pressure stage of the Machine is overheated again. According to another embodiment of the invention, the two superheaters mentioned are arranged in such a way that they extend through the flue pipes of the preheater with a considerable part of their pipe coils in the hot gas flue leading from the high pressure firing unit to the flue gas preheater.
In the drawing, FIG. 1 shows a longitudinal section through the locomotive with an embodiment of the new device for reheating. Fig. 2 is a section along line 11-11 of Fig. 1 and Fig. 3 is a section along broken line 111-111 of Fig. 1. Fig. 4 shows a longitudinal section of the locomotive with a second embodiment of the reheating device.
For the invention, it is unimportant whether the high-pressure steam is generated by indirect or direct heating. In the embodiments shown in the drawing, the boiler drum of the high pressure boiler is heated indirectly.
In Figs. 1-3, A denotes the water tube fire box, B the smoke tube boiler and C a heating flue leading from the fire box to the smoke tube boiler. The water pipes 1 of the firebox are connected with their lower ends to water tank 2, with their upper ends to intermediate tank j. From the intermediate containers, the steam reaches heating elements, which are located in the high-pressure boiler drum 4. The condensate that forms in the heating elements as a result of the heat dissipation is returned to the lower water tank 2 through downpipes. This type of indirect steam generation using a heat transfer medium circulating in a closed pipe system is known and therefore does not need to be explained in more detail.
Water pipes 5 bounding the heating flue 0 are also connected to the intermediate container 3. The lower ends of these water pipes 5 are connected to a water collector 6. In addition to the pipes 5 surrounding the heating flue on the outside, water pipes 8 are also provided, which likewise extend from the collector 6 to the intermediate containers 3 and are designed in such a way that they are distributed over the cross section of the heating flue C. In Fig. 2 the heating elements 9 lying in the high pressure drum 4, the steam lines 10 leading from the intermediate containers 3 to the heating elements 9 and the condensate condensate leading from the heating elements to the collector 6 are shown.
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containers 3 lead to the water tank 6.
In the part of the heating flue C adjacent to the smoke tube boiler B there are two high pressure superheaters. H and 14 housed. In this part of the heating flue C there are only cross-connecting pipes 16 between the intermediate tanks 3, but no other water pipes. The cross connection pipes 15 serve to protect the boiler drum 4 against
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heated steam leads to a reheater 19 arranged above the smoke chamber. The superheated steam flows through the heating elements 20 of the intermediate superheater 19 and is then returned to the superheater 14 through a line 21.
After the high-pressure steam has again been highly superheated here, it passes through a line 22 to the high-pressure cylinders 23 of the locomotive engine. The exhaust steam from the high-pressure cylinder flows through a line 24 to the intermediate superheater 19. A line 26 coming from the steam space 25 of the Rauehrohrkessel B is also connected to this intermediate superheater. The smoke tube boiler B generally serves as a feed water preheater for the high pressure boiler drum 4. Any low pressure steam generated in the smoke tube boiler B can mix in the reheater 19 with the exhaust steam of the high pressure cylinder.
The intermediate steam, which is in turn highly heated by the highly superheated high-pressure steam, flows through line 28 to the low-pressure cylinders 29. The exhaust steam from the low-pressure cylinders 29 is fed to the blower pipe 30 in the usual manner. Steam for the auxiliary machines can be drawn off through a line 31 connected to the reheater 19.
The locomotive shown in longitudinal section in FIG. 4 corresponds in its structure to that of FIGS. 1-3, the same parts are denoted by the same reference numerals. With regard to the superheater arrangement, it differs from the one described essentially in that the two superheaters 32 and 33, in which the high-pressure steam is highly superheated first before it enters the heating pipes of the reheater and then a second time before it enters the high pressure stage of the locomotive engine , lie in the smoke tubes 34 of the smoke tube preheater.
The pipe coils of the superheater protrude with a considerable part of their length through the flue pipes 34 into the heating flue C, so that in this way sufficient overheating of the
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heating elements protected against burning. The high-pressure steam generated in the high-pressure drum 4 is passed through a line 35 which can be shut off to the superheater 32, from which a line 36 leads the superheated steam to the reheater 38 arranged in the smoke chamber. The superheated steam flows through the heating elements 39 of the reheater and is then returned to the superheater 33 through a line 40. After repeated overheating, it reaches the high-pressure cylinders 23 of the locomotive engine through a line 41.
The exhaust steam from the high-pressure cylinder flows through a line 42 to the reheater 38, where it is in turn heated up by the superheated high-pressure steam, possibly together with the low-pressure steam coming through a line 43 from the Rauehrohrkessel B. The superheated intermediate steam flows from the reheater through a line 44 to the low-pressure cylinders 29 of the locomotive
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Superheater 38 denotes connected line, through which steam for the auxiliary machines can be taken.
PATENT CLAIMS:
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Flue tube preheater located in a pressure vessel, optionally used to generate low-pressure steam, characterized in that the exhaust steam from the high-pressure stage of the machine, possibly together with the low-pressure steam generated in the flue tube preheater, is again highly superheated in a bypass superheater, which is heated by superheated high-pressure steam from a superheater which Protected against the radiant heat of the furnace by the water pipes of the high-pressure boiler, it is wholly or partly in a heating flue leading from the high-pressure fire box to the flue pipe preheater.